客戶委托

一輛行駛12萬公里的北汽汽車，停駛一個月后啟動非常困難，經(jīng)多次啟動后能夠順利著車，但怠速發(fā)抖，大家分析原因？

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圖3-1汽油機的燃燒過程Ⅰ—滯燃期Ⅱ—急燃期Ⅲ—補燃期

1—開始點火2—形成火焰中心3—最高壓力點

一、汽油機正常燃燒

當汽油機壓縮行程接近終了時，火花塞跳火點燃可燃混合氣，形成火焰中心，火焰按一定速度連續(xù)傳播到整個燃燒室的空間，這種燃燒現(xiàn)象稱為汽油機正常燃燒。在此期間，火焰前鋒面向前推進，使未燃混合氣受到壓縮和熱輻射，壓力、溫度急劇上升。按其壓力變化的特征，將燃燒過程人為的分為三個階段，即滯燃期、急燃期和補燃期。3燃燒過程分析

1、滯燃期（著火延遲期或著火落后期）從火花塞點火到火焰核心形成的階段。即從火花塞點火(點1)至氣缸壓力線明顯脫離壓縮線而急劇上升時(點2)的時間或曲軸轉(zhuǎn)角。火花塞點火，加速電極周圍的預(yù)混合氣熱反應(yīng)速度，溫度、壓力升高而著火，形成火焰中心。

⑴特點壓力、溫度按壓縮規(guī)律變化。⑵對性能的影響汽油機燃燒滯燃期對性能的影響不如柴油機大，主要影響示功圖的位置。（應(yīng)力求縮短滯燃期，控制著火時間）4

2、明顯燃燒期（急燃期）

指氣缸壓力線脫離壓縮線開始急劇上升（點2）到缸內(nèi)壓力達到最高點(點3)。

這期間經(jīng)歷了火焰核心形成到火焰?zhèn)鞅檎麄€燃燒室。

⑴特點①是汽油機燃燒過程的主要階段。燃燒掉絕大部分的可燃混合氣（80﹪～90﹪）;②燃燒速度（火焰?zhèn)鞑ニ俣龋┛欤?0～80m/s）;

③缸內(nèi)溫度、壓力急劇上升，出現(xiàn)、，缸內(nèi)最高壓力可達3～5MPa

。⑵對性能的影響最高壓力到達的時刻（點3）對汽油機動力性、經(jīng)濟性、工作粗暴等有重大影響。5

3點位置：3點的出現(xiàn)的時刻非常重要。

太早：壓縮功，膨脹功，動力性，經(jīng)濟性、、，機械負荷熱負荷。

（壓力升高率代表發(fā)動機工作粗暴程度）

太遲：熱量利用率。（加熱時刻遠離上止點）

還易造成排氣管“放炮”，進氣管“回火”現(xiàn)象。一般出現(xiàn)在上止點后12～15°CA,[MPa/degCA]為宜?？赏ㄟ^調(diào)整最佳點火提前角實現(xiàn)。6

3、補燃期從最高燃燒壓力點3到燃燒結(jié)束稱為補燃期。

⑴特點①燃燒火焰前鋒面過后未燃燒的可燃混合氣，以及燃燒室邊緣和縫隙中的未燃燒的可燃混合氣。②補燃期的燃燒與柴油機有所區(qū)別。（汽油機不象柴油機隨噴隨燃，燃料在以后還有噴入，補燃情況要小得多。）⑵對性能的影響補燃期燃燒放出的熱量不能有效轉(zhuǎn)變?yōu)楣?，使排氣溫度升高，熱效率下降。（活塞下行，壓力降低）要求：盡量縮短補燃期。7二、汽油機不正常燃燒

1.爆燃

⑴現(xiàn)象：爆燃時，缸內(nèi)出現(xiàn)特別高的壓力和壓力升高率〔≥3MPa/°CA〕

并出現(xiàn)高頻激振波(鋸齒波)，敲擊氣缸和燃燒室正常燃燒爆燃壁面，除發(fā)生金屬敲擊聲圖3-2汽油機正常燃燒與爆燃的比較外，還會破壞缸壁上潤滑油膜，加劇運動件的磨損。經(jīng)常敲缸的發(fā)動機排氣溫度增加，冷卻水過熱，潤滑油老化加劇。8

⑵產(chǎn)生機理火花塞點火后，火焰前鋒面呈球面波形狀以正常傳播速度（30～70m／s）向周圍傳播，缸內(nèi)壓力和溫度急劇升高，末端混合氣在火焰前鋒面尚未到達之前產(chǎn)生自燃現(xiàn)象的結(jié)果。

末端可燃混合氣由于壓縮、加熱（傳熱、熱輻射）的作用，加速了先期物、化反應(yīng)，形成一個或幾個新的火焰中心，并以很快的火焰?zhèn)鞑ニ俣葘⒔K燃混合氣燃燒完畢。

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⑶特點

①火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤臁］p微爆燃時100～300m/s,強烈爆燃時可達800～1000m/s或以上;②燃燒最高溫度、壓力高。燃氣≥4000°k;局部最高壓力可達10MPa;

≥3MPa/°CA；③產(chǎn)生高頻壓力沖擊波。會發(fā)出金屬敲擊聲，也會破壞層流氣膜和缸壁油膜，使傳熱損失，磨損，水溫油溫；④動力性，經(jīng)濟性；

⑤高溫分解現(xiàn)象嚴重，碳煙，CH,CO,。10⑷影響爆燃的因素①燃料性質(zhì)辛烷值高的燃料，抗爆燃能力強。②末端混合氣的壓力和溫度

末端混合氣的壓力和溫度增高，則爆燃傾向增大。

例如，提高壓縮比，則氣缸內(nèi)壓力、溫度升高，爆燃易發(fā)生。提高冷卻強度，爆燃傾向減小。

汽油機壓縮比的提高受到爆燃的限制。③火焰前鋒傳播到末端混合氣的時間

縮短火焰前鋒傳播到末端混合氣的時間，有利于避免爆燃。

提高火焰?zhèn)鞑ニ俣龋ㄔ黾託饬鬟\動的紊流度）縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x（燃燒室結(jié)構(gòu)、火花塞位置等）

112、表面點火凡是不靠電火花點火而是由燃燒室內(nèi)熾熱表面(如排氣門頭部、火花塞絕緣體或零件表面熾熱的沉積物等)點燃混合氣的現(xiàn)象，統(tǒng)稱表面點火。根據(jù)被熾熱表面點燃的火焰?zhèn)鞑ニ俣仁欠褚哉Ｋ俣葌鞑ィ砻纥c火可分為正常性表面（非爆燃性表面點火）和爆燃性表面點火。

⑴非爆燃性表面點火：火焰?zhèn)鞑ニ俣日?/p>

①早火（早燃）：發(fā)生在正?；鹧嫘纬芍?。

使：

，壓縮消耗功，工作粗暴，動力性。②后火：發(fā)生在正常火焰形成之后。

對汽油機性能影響不大。⑵爆燃性表面點火（激爆）：可以是多點點燃

混合氣劇烈燃燒，，。12防止表面點火的措施⑴減少或消除燃燒室積炭①使用含膠質(zhì)少的燃料、潤滑油；②燃燒室結(jié)構(gòu)簡單、光整等。⑵提高點火能量⑶降低壓縮比13三、運轉(zhuǎn)因素對燃燒的影響1.點火提前角θ

混合氣在氣缸內(nèi)完全燃燒需要一定的時間，為使最高燃燒壓力出現(xiàn)在上止點后12°～15°CA，因此，點火時間必須提前。點火提前角調(diào)整特性當汽油機保持節(jié)氣門開度、轉(zhuǎn)速以及混合氣濃度一定時，汽油機功率和耗油率隨點火提前角改變而變化的關(guān)系稱為點火提前角調(diào)整特性，如圖3-3。不同工況下，點火提前角是不同的。

圖3-3汽油機點火提前角調(diào)整特性14§3-2汽油機燃燒室

汽油機燃燒室結(jié)構(gòu)對燃燒過程的火焰?zhèn)鞑ァ⑷紵俾?、爆燃及熱損失、充氣效率均有較大影響，進而影響汽油機的動力性、經(jīng)濟性、工作穩(wěn)定性及排放。因此，燃燒室的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)兼顧汽油機的各項性能。一、燃燒室設(shè)計的基本原則：

1、結(jié)構(gòu)盡量緊湊用燃燒室的面容比F/V(燃燒室表面積與容積之比)來表征燃燒室的緊湊性。F/V小，燃燒室結(jié)構(gòu)緊湊：⑴火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短，爆燃傾向減少，提高壓縮比；⑵相對散熱面積小，熱損失小，循環(huán)熱效率高；⑶缸壁激冷區(qū)域小，HC排放量少。15

2、火花塞位置適當火花塞位置不同，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x和燃燒速度的變化率也不同，從而影響汽油機的性能。⑴火花塞盡可能位于燃燒室中心，以縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x；⑵應(yīng)能利用新鮮混合氣充分掃除火花塞周圍的殘余廢氣，使混合氣易于點燃；⑶火花塞應(yīng)靠近排氣門處，使受熾熱表面加熱的混合氣及早燃燒，避免爆燃產(chǎn)生。16

二、汽油機分層燃燒及其燃燒室傳統(tǒng)的燃燒均質(zhì)混合氣的汽油機，工作時混合氣濃度范圍窄，并經(jīng)常在A/F＜14.7的濃混合氣下工作，是燃油消耗率高和排污率大的根本原因。如果將混合氣的濃度變稀則受到著火濃度界線的限制。實踐證明，火焰在A/F﹦60的極稀混合氣中仍能傳播，但它超出了著火濃度的界限而不能著火，只有在火花塞附近保持A/F﹦12～14的濃混合氣，才能形成穩(wěn)定的著火核心，并由此向可燃混合氣傳播火焰。可見要實現(xiàn)稀混合氣的燃燒（例如A/F﹦20～27），只有采用分層的辦法，即在燃燒室內(nèi)人為地實施混合氣濃度的分層，在火花塞周圍組織濃混合氣，以保證在各種工況下的穩(wěn)定著火，并隨著離火花塞距離的加大而混合氣的濃度逐漸變稀，使總體混合氣濃度下降，實現(xiàn)稀燃（降低Tz，降低NOX

）。17

美國德士古分層燃燒系統(tǒng)(TCCS)

美國德士古分層燃燒系統(tǒng)(TCCS)，是一種汽油噴射統(tǒng)一式燃燒室。燃燒室在活塞頂內(nèi)，呈直口深坑形。組織進氣渦流。火花塞靠近噴油嘴，在它的下風(fēng)區(qū)。噴油后立即點火，由于火花塞附近的混合氣較濃，在各種工況下均能可靠地著火。著火后，火焰隨氣流和噴霧卷向下風(fēng)區(qū)和整個燃燒室。以后噴入的燃料是邊噴射、邊混合、邊燃燒，直至燃燒過程結(jié)束。

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本田公司CVCC燃燒系統(tǒng)

該系統(tǒng)具有雙進氣門，即預(yù)燃室內(nèi)有一個小進氣門5，進入濃混合氣，主燃燒室內(nèi)有一個大進氣門，進入稀混合氣。主、副燃燒室之間的通道直徑較大。副室點火首先著火燃燒后從通道噴出的是火焰，它以火焰形式點燃主燃燒室內(nèi)的稀混合氣。預(yù)燃室內(nèi)的混合氣濃度為A/F＝12.5～13.5,而主燃燒室內(nèi)混合氣